换电解锁装置及车辆的制作方法

1.本发明涉及商用车换电解锁电气装置技术领域，特别是涉及换电解锁装置。


背景技术：

2.随着商用车新能源各种车型的用户及市场需求，侧换电车型作为其中一种，其空间较小，而现有技术中的换电过程的解锁电气装置，其模块化结构、电磁力设计以及开关采集电路等占用空间较大，因此无法满足侧换电车型的商用车的使用要求。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对解锁电气装置占用空间较大的问题，提供一种换电解锁装置。
4.一种换电解锁装置，所述换电解锁装置包括：
5.车架底托；
6.电磁铁总成装置，所述电磁铁总成装置安装于所述车架底托的内部，所述电磁铁总成装置包括电磁铁和永磁体，所述永磁体至少部分套设于所述电磁铁的外周；
7.控制系统，所述控制系统包括电源，所述控制系统与所述电磁铁电性连接，所述控制系统控制所述电源为所述电磁铁供电以使所述电磁铁吸合，或者控制所述电源断开对所述电磁铁供电以使所述电磁铁断开。
8.在其中一个实施例中，所述电磁铁总成装置还包括电路板，所述电路板设有开关，所述开关与用于安装车辆电池的安装装置电性连接；
9.所述电磁铁的输出端口与所述开关连接，以控制所述安装装置的解锁或锁止。
10.在其中一个实施例中，所述电磁铁总成装置还包括断开感应装置，所述开关包括第一开关和第二开关，所述断开感应装置用于感应所述电磁铁处于断开状态的位置；
11.所述断开感应装置、所述第一开关以及所述第二开关均与所述控制系统电性连接；
12.所述断开感应装置被配置为当所述电磁铁处于断开状态，控制所述第一开关断开，所述第二开关接通。
13.在其中一个实施例中，所述电磁铁总成装置还包括与所述控制系统电性连接的吸合感应装置，且所述吸合感应装置被配置为当所述电磁铁处于吸合状态，控制所述第一开关接通，所述第二开关断开。
14.在其中一个实施例中，所述断开感应装置设于所述电路板上，和/或，所述吸合感应装置设于所述电路板上。
15.在其中一个实施例中，所述断开感应装置为光耦传感器，和/或，所述吸合感应装置为光耦传感器。
16.在其中一个实施例中，所述电路板的外部设有用于保护所述电路板的防护外壳。
17.在其中一个实施例中，所述电路板的内部设有环氧树脂胶水结构。
18.在其中一个实施例中，所述电磁铁的外部设有防尘圈，所述永磁体设于所述防尘
圈的外部。
19.一种车辆，包括：
20.如上述所述的换电解锁装置。
21.上述换电解锁装置，包括车架底托、电磁铁总成装置以及电源控制系统，电磁铁总成装置安装于车架底托内，且电磁铁总成装置包括电磁铁和永磁体，控制系统与电磁铁电性连接。
22.当控制系统控制电源给电磁铁供电，并控制电磁铁吸合时，车辆电池被解锁，此时可将车辆电池取出并进行更换；当控制系统控制电磁铁断开时，车辆电池锁止，此时可将更换后的新的车辆电池固定，避免车辆电池脱落。
23.本技术提供的换电解锁装置，通过设置永磁体，可在保证电磁铁总成装置的磁力的条件下，减小电磁铁的体积，即在相同的磁力条件下，永磁体和电磁铁的整体体积小于传统电磁铁的体积，因此可减小电磁铁总成装置所占用的空间，以使电磁铁总成装置可安装于空间狭小的车架底托内。
附图说明
24.图1为本发明提供的换电解锁装置的正视图；
25.图2为本发明提供的换电解锁装置的俯视图；
26.图3为本发明提供的换电解锁装置的侧视图；
27.图4为本发明提供的换电解锁装置的电磁铁总成装置的结构示意图；
28.图5为本发明提供的换电解锁装置的总成主体的结构示意图；
29.图6为本发明提供的换电解锁装置的总成主体的剖视图；
30.图7为本发明提供的换电解锁装置的电磁铁的接线图。
31.图中：1、底托下梁；2、底托上梁；3、电磁铁总成装置；4、总成上盖；5、总成主体；6、第一框架；7、第二框架；8、动阀芯；9、压板；10、第一永磁体；11、线圈；12、弹簧；13、顶杆；14、静铁芯；15、第二永磁体；16、电路板；17、防尘圈；18、防护上盖；19、防护下盖；20、低压接口；21、第一输入端口；22、第二输入端口；23、第三输入端口；24、第一输出端口；25、第二输出端口。
具体实施方式
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.本技术提供的一种换电解锁装置，参阅图1-图6，在一些实施例中，换电解锁装置包括车架底托、电磁铁总成装置3以及控制系统，电磁铁总成装置3安装于车架底托的内部，电磁铁总成装置3包括电磁铁和永磁体，永磁体至少部分套设于电磁铁的外周；
39.控制系统包括电源，控制系统与电磁铁电性连接，控制系统控制电源为电磁铁供电以使电磁铁吸合，或者控制电源断开对电磁铁供电以使电磁铁断开。
40.具体的，车架底托包括底托上梁2和底托下梁1，底托下梁1套设于底托上梁2的外部，且底托上梁2与底托下梁1之间具有空腔，电磁铁总成装置3包括总成上盖4和总成主体5，总成主体5安装于总成上盖4的内部，总成主体5包括第一框架6、第二框架7以及内部结构，第一框架6与第二框架7横向并排设置，且第一框架6与第二框架7的接触面中间部位压花铆接，同时第一框架6与第二框架7的接触面其余部位进行焊接，第一框架6远离第二框架7的一端与内部结构通过四个铆钉连接，第二框架7远离第一框架6的一端与内部结构通过三个m3螺钉连接。
41.内部结构包括动阀芯8、压板9、永磁体、线圈11、弹簧12、顶杆13以及静铁芯14，电磁铁包括动阀芯8、静铁芯14、线圈11以及弹簧12，静铁芯14固定安装于第一框架6内靠近第二框架7的一端，动阀芯8同样安装于第一框架6内，且动阀芯8与静铁芯14间隙设置，动阀芯8的端部与顶杆13的一端连接，顶杆13的另一端穿过第一框架6安装于第二框架7内，线圈11安装于动阀芯8和静铁芯14的外部，弹簧12设于线圈11的内部。永磁体包括第一永磁体10和第二永磁体15，第一永磁体10设于动阀芯8远离静铁芯14一端的外周，压板9设于第一永磁体10的外端，第二永磁体15设于第二框架7内。
42.换电解锁装置安装于车架底托内，通过m3沉头螺栓进行固定，换电解锁装置本身设有m4螺纹孔，且单侧固定点不少于三个，换电解锁装置整体的高度极限尺寸为30mm，宽度
极限尺寸为49mm，前端至尾端极限长度为140mm。
43.当控制系统向电磁铁供电，并控制电磁铁吸合时，即电磁铁的动阀芯8在磁力的作用下靠近静铁芯14，弹簧12压缩，当动阀芯8和静铁芯14之间的间隙距离为0mm-3mm时，动阀芯8带动与车辆电池磁吸连接的固定装置移动，以使固定装置与电池断开连接，从而解锁车辆电池，此时可将车辆电池取出并进行更换；当控制系统控制电磁铁断开时，即动阀芯8和静铁芯14之间无磁力，此时动阀芯8在弹簧12的作用下向远离静铁芯14的方向移动，当动阀芯8和静铁芯14之间的间隙距离为12mm-15mm时，动阀芯8带动固定装置移动，以使固定装置与电池磁吸连接，从而锁止车辆电池，此时可将更换后的新的车辆电池固定，避免车辆电池脱落；当动阀芯8和静铁芯14之间的间隙距离为3mm-12mm时，不进行动作。
44.本技术提供的换电解锁装置，通过设置第一永磁体10和第二永磁体15，可在保证电磁铁总成装置3的磁力的条件下，减小电磁铁的体积，即在相同的磁力条件下，第一永磁体10、第二永磁体15以及电磁铁的整体体积小于传统电磁铁的体积，因此减小电磁铁总成装置3所占用的空间，以使电磁铁总成装置3可安装于空间狭小的车架底托内。
45.另外，电磁铁体积较小，且为常用24v电源供电模式，因此本技术提供的换电解锁装置可应用于其他需要电磁力及信号采集的系统。
46.可选的，也可以根据实际情况选择其他型号的螺钉或沉头螺栓进行固定。
47.可选的，也可以设置其他的动阀芯8与静铁芯14之间的间隙距离，进行锁止或解锁。
48.可选的，也可以根据车架底托内的空间大小设置换电解锁装置的极限尺寸。
49.在一些实施例中，电磁铁总成装置3还包括电路板16，电路板16设有开关，开关与用于安装车辆电池的安装装置电性连接；
50.电磁铁的输出端口与开关连接，以控制安装装置的解锁或锁止。
51.具体的，第二框架7内设有电路板16，电路板16上设有开关，电磁铁的低压接口20包括三个输入端口和输出端口，第一输入端口21与控制系统中的整车蓄电池连接，第二输入端口22接地，第三输入端口23与控制系统中的ecu(electronic control unit，电子控制器单元)控制端连接，电磁铁的输出端口与电路板16上的开关连接。
52.当ecu控制端输出高电平时，电磁铁吸合，并通过开关控制安装装置升起，即安装装置解锁，此时可将车辆电池取下进行更换；当ecu控制端输出低电平时，电磁铁断开，并通过开关控制安装装置降落，即安装装置锁止，此时可将车辆电池固定。
53.将开关集成于电路板16上，相对于现有技术中开关和电路板16单独设置的方案，可减小体积，从而减小换电解锁装置整体所占用的空间，同时开关和电路板16一体式结构设计，可减小换电解锁装置整体的安装误差以及提高可靠性。
54.另外，可通过电路板16降低线圈11电流，从而降低电磁铁工作时的时耗，而由于在稳定吸合状态下线圈11电流较小，电磁铁发热量较小，因此可实现长时间的工作，提高装置整体的使用寿命，延长换电车整车的使用频次和寿命。
55.在一些实施例中，电磁铁总成装置3还包括断开感应装置，开关包括第一开关和第二开关，断开感应装置用于感应电磁铁处于断开状态的位置；
56.断开感应装置、第一开关以及第二开关均与控制系统电性连接；
57.断开感应装置被配置为当电磁铁处于断开状态，控制第一开关断开，第二开关接
通。
58.具体的，断开感应装置设于第二框架7内，与动阀芯8连接的顶杆13的一端穿过第一框架6，设于第二框架7内，断开感应装置用于感应顶杆13的位置，断开感应装置设置于当电磁铁断开时顶杆13位于第二框架7内的位置，即当动阀芯8与静铁芯14之间的间隙距离为13mm-15mm时，顶杆13位于第二框架7内的端部所处的位置，为断开感应装置所设置的位置。
59.电磁铁的输出端口包括第一输出端口24和第二输出端口25，第一输出端口24与第一开关连接，第二输出端口25与第二开关连接。
60.控制系统包括ecu控制端、输入接口电路、mcu(microcontroller unit，微控制单元)、ldo(low dropout regulator，低压差线性稳压器)电源模块、电磁磁极转换电路、输出接口电路、第一mos(metal oxide semiconductor field effect transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)管开关电路以及第二mos管开关电路，ecu控制端与输入接口电路连接，输入接口电路与mcu连接，mcu分别与ldo电源模块、电磁磁极转换电路以及输出接口电路连接，电磁磁极转换电路与线圈11连接，第一mos管开关电路与第一开关连接，第二mos管开关电路与第二开关连接，断开感应装置与输入接口电路连接。
61.输入接口电路为使用晶体管设计的开关电路，将外界信号电压转化为mcu的io口标准电压，开关电路随着外界电压变化转化为5v的高电平和0v的低电平；ldo电源模块将车辆的整车蓄电池输入的电压调整为mcu工作电压范围内；电磁磁极转换电路为晶体管整列组成的桥接电路，通过mcu控制晶体管的输入端，来转换晶体管桥接电路中的电流方向，从而改变线圈11电流方向，进而改变线圈11磁极方向；输出接口电路与输入接口电路相同，均为晶体管开关电路，但输出接口电路与输入接口电路的连接方式相反；第一mos管开关电路和第二mos管开关电路均为大电流mos管组成的低端输出电路。
62.当mcu接收到ecu控制端通过输入接口电路输入的低电平时，若此时断开感应装置检测到顶杆13的端部，即电磁铁处于断开状态，则动阀芯8不动作；若断开感应装置未检测到顶杆13的端部，即电磁铁未处于断开状态，则动阀芯8在弹簧12的作用力下向远离静铁芯14的方向移动，即执行断开动作，mcu在断开过程中判断断开感应装置的输入信号，当断开感应装置感应到顶杆13时，控制第一开关断开，第二开关接通，并通过第二开关控制安装装置的锁止。
63.通过设置断开感应装置，可提高检测电磁铁是否处于断开状态的精确性，从而提高电磁铁的整体可靠性。
64.可选的，断开感应装置也可以设置在第一框架6内，直接感应动阀芯8的位置。
65.在一些实施例中，电磁铁总成装置3还包括与控制系统电性连接的吸合感应装置，且吸合感应装置被配置为当电磁铁处于吸合状态，控制第一开关接通，第二开关断开。
66.具体的，吸合感应装置设于第二框架7内，且设于电磁铁处于吸合状态时，顶杆13在第二框架7内的端部的位置，即当动阀芯8和静铁芯14之间的间隙距离为0mm-3mm时，顶杆13端部在第二框架7内的位置，为吸合感应装置所设置的位置。
67.当mcu接收到ecu控制端通过输入接口电路输入的高电平时，若此时吸合感应装置检测到顶杆13的端部，即电磁铁处于吸合状态，则动阀芯8不动作；若吸合感应装置未检测到顶杆13的端部，即电磁铁未处于吸合状态，则动阀芯8在磁力的作用下向靠近静铁芯14的方向移动，即执行吸合动作，mcu在吸合过程中判断吸合感应装置的输入信号，当吸合感应
装置感应到顶杆13时，控制第一开关接通，第二开关断开，并通过第一开关控制安装装置的解锁。
68.通过设置吸合感应装置，可提高检测电磁铁是否处于吸合状态的精确性，从而进一步提高电磁铁的整体可靠性。
69.可选的，也可以将吸合感应装置设置在第一框架6内或者其他位置。
70.在一些实施例中，断开感应装置设于电路板16上，和/或，吸合感应装置设于电路板16上。
71.具体的，断开感应装置和吸合感应装置均集成于电路板16上，可进一步减小换电解锁装置整体的体积，从而进一步保证换电解锁装置能够安装于车架底托内部，同时将断开感应装置和吸合感应装置集成于电路板16上，可提高信号检测的可靠性，降低开关的故障率，从而提高电磁铁的整体可靠性。
72.可选的，断开感应装置和吸合感应装置也可以不设置在电路板16上。
73.在一些实施例中，断开感应装置为光耦传感器，和/或，吸合感应装置为光耦传感器。
74.具体的，断开感应装置和吸合感应装置均为光耦传感器，由于断开感应装置和吸合感应装置设置于电磁铁和永磁体的附近，因此使用光耦传感器可增强断开感应装置和吸合感应装置对电磁的抗干扰能力，从而避免电磁干扰断开感应装置和吸合感应装置导致检测结果出现问题，进一步提高信号检测的可靠性。
75.可选的，也可以使用其他传感器作为断开感应装置和吸合感应装置，并在断开感应装置和吸合感应装置外部设置抗干扰结构。
76.在一些实施例中，电路板16的外部设有用于保护电路板16的防护外壳。
77.具体的，防护外壳包括防护上盖18和防护下盖19，防护上盖18和防护下盖19罩设于电路板16的外部，从而可避免电路板16内进入灰尘，同时整体设计为防护等级ip6k7k，保证电路板16的绝对防尘，避免灰尘进入电路板16内对电路板16各个器件造成影响，从而延长电路板16的使用寿命。
78.可选的，也可以设计为其他的防护等级。
79.在一些实施例中，电路板16的内部设有环氧树脂胶水结构。
80.具体的，电路板16内部灌封环氧树脂胶水，保证电路板16内部的绝对防水，避免电路板16进水导致各个器件损坏，进一步延长电路板16的使用寿命。
81.可选的，也可以设置其他的防水结构。
82.在一些实施例中，电磁铁的外部设有防尘圈17，永磁体设于防尘圈17的外部。
83.具体的，第一永磁体10套设于动阀芯8的外部，且第一永磁体10与动阀芯8之间设有一个防尘圈17，静铁芯14靠近第二框架7的一端同样设有一个防尘圈17，从而可防止灰尘进入电磁铁内部，避免灰尘造成电磁铁内部堵塞而导致电磁铁无法正常断开或吸合。
84.可选的，也可以设置其他数量的防尘圈17。
85.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
86.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。